近30年国内外土壤有机碳研究进程解析与展望

(1.湖南师范大学 资源与环境科学学院, 长沙 410081; 2.中国科学院 水利部 水土保持研究所, 陕西 杨凌 712100)

土壤有机碳; 研究热点; Citespace; 研究趋势

Analysis and Prospect of Soil Organic Carbon Research Process in Recent 30 Years at Home and Abroad
ZHOU Mi1, XIAO Haibing2, NIE Xiaodong1, LI Zhongwu1, DENG Chuxiong1, LIU Junyu1, ZHANG Yuting1

(1.College of Resources and Environmental Sciences, Hunan Normal University, Changsha 410081, China; 2.Institute of Soil and Water Conservation, Chinese Academy of Sciences and ministry of Water Resources, Yangling,shaanxi 712100, China)

soil organic carbon; research hotspot; Citespace; research process

备注

采用Citespace文献计量学软件对Web of Science和CNKI的土壤有机碳科学领域的文献进行了梳理统计。通过分析关键词的频次、中心性、聚类和突变词,厘清近30年国内外土壤有机碳研究领域的发展脉络,分析探讨相关研究的发展方向。结果 表明:国际上土壤有机碳研究发展过程可分为3个阶段,研究内容经历了由以碳循环为核心的土壤有机碳动态学研究、全球变化为主的问题导向研究向以农业管理为主的土壤固碳封存研究转变。国内土壤有机碳研究发展时间较短,研究方法和研究体系不够完善,研究内容经历了由农业生产与发展为主的土壤有机碳基础研究,土壤有机碳的循环与分布为主的研究向碳储量与农田碳汇为主的研究转变。国内相关研究起步较晚,与国际相比在研究内容、研究尺度、问题导向、发展脉络上存在差异。目前,土壤有机碳储量和农业管理为核心的土壤固碳封存的相关研究是国内外土壤有机碳研究领域的总体发展趋势。

Citespace bibliometrics software was used to sort out the literature regarding soil organic science in Web of Science and CNKI. By analyzing the frequency, centrality and clustering of keywords, and mutation words, we clarify the development of soil organic carbon research at home and abroad over the last 30 years, as well as analyze and discuss the development direction of related research. The results show that the international development process of soil organic carbon research can be divided into three stages; the research content has changed from dynamics of soil organic carbon with carbon cycle as the core and the problem-oriented research based on global change to soil carbon sequestration in agricultural management; the development time of research on soil organic carbon in China is relatively short, and the research methods and research systems are not perfect; the research content has changed from the basic research based on agricultural production and development, and soil organic carbon circulation and distribution to reserves and farmland carbon sink; in comparison, domestic research on SOC started later, and has obvious difference with international research in the aspects of research content, research scale, problem orientation, and development context. At present, the research on soil organic carbon storage and soil carbon sequestration in agricultural management is the overall development trend of soil organic carbon research at home and abroad. Keywords:soil organic carbon; research hotspot; Citespace; research process 有机碳是土壤不可或缺的组分,是衡量土壤肥力的重要指标。土壤有机碳可通过土壤功能调节直接影响土壤质量,还可通过碳循环间接影响全球气候变化,目前土壤有机碳的研究已经成为世界范围内的一个焦点。全球陆地土壤有机碳储量大约1 200~2 500 Pg,约是大气碳库的2倍,生物碳库的3倍[1],因而土壤有机碳的微小变化将会引起大气中CO2浓度的较大波动,因此研究土壤有机碳对应对全球气候变化具有重要的意义[2]。 国际上早在18世纪80年代人们关注土壤中的黑色物质开始,土壤有机碳的研究就进入萌芽时期,但起初由于土壤有机碳的科学研究发展缓慢,近百年来文章数量屈指可数。直到20世纪90年代“3S”技术的发展,为土壤有机碳的研究提供了新的方法与手段,土壤有机碳领域的文献数量如雨后春笋般快速增长,因而20世纪90年代以来的相关研究是土壤有机碳发展的重要演变过程。 近年来,随着文献计量学的发展,Citespace逐渐成为系统分析一研究领域发展过程的重要方法。此外,环境科学、农学、生态学、化学和土壤学等学科之间交叉与渗透逐渐增强[3],使土壤有机碳的相关研究取得飞速发展。但土壤有机碳的研究发展过程中依旧存在碳循环机理不明确、碳库的估算不统一等问题,土壤有机碳的研究仍然面临着巨大的挑战。因而本文拟采用文献计量学方法,对近30 a来国内外土壤有机碳研究领域的文献进行分析,理清脉络,探讨土壤有机碳研究发展动态,为土壤有机碳的研究提供借鉴。 1 数据来源与方法 1.1 数据来源 研究数据来源于CNKI和Web of Science两大信息数据库,数据采集时间为2019年1月12日。知网以“土壤有机碳”为主题,文献类别选择“核心期刊”,检索到最早的年份是1993年,因此时间设置1993—2018年,经检索和筛选后共得到2 745篇文献。外文文献以Web of Science 数据库为数据源进行检索,选择数据库为核心合集,以“soil organic carbon”为主题,文献类型选择“Article”,时间设置1991—2018年,经检索和筛选后共得到11 648篇文献(图1)。 图1 国内外近30 a土壤有机碳研究文章数量 1.2 研究方法 Citespace软件是由陈超美博士在2004年开发的,2007年首次引入中国,它可对文献的关键词、主题词、国家、机构和作者等做可视化分析,是文献计量学的重要研究手段[4]。采用CitespaceV对CNKI和Web of Science的文献进行统计分析,并利用Origin 2018进行制图,通过分析关键词的中心性、聚类和突变强度等图谱作为其领域研究热点、前沿和趋势。 其中,中心性关键词量化点是Citespace中重要性地位的图论概念,中心性较高的关键词可体现其在关键词共现网络中的重要性,在一定程度上可反映某一领域在一定时期的研究热点[5]。在本文的数据分析设置中,Node Type选择